《刘燕敏手术室节能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《刘燕敏手术室节能（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、手术室空调节能技术 运用与实践,同济大学 刘燕敏 教授 2012.07,手术室环境控制特点,手术室空调整体节能策略与实践,国外医院手术室建设标准,手术环境控制特点,1) 我国医院建设快速发展，大量新建、改建的专科或综合性医院都配置了高标准的手术室； 2) 洁净手术部室全年无菌与温湿度控制，是医院典型的高能耗部门（约占医院空调总能耗的30%）； 3) 更合理、更可靠、更有效的手术室空调系统的整体节能策略。,手术部建筑特点： 洁净手术室基本处于内区 洁净手术室通常双走廊平面布局。,手术部空调,手术部夏季空调： 一次回风全空气形式 用低温的冷冻水通过换热盘管将空气进行冷却去湿，再用再加热的方式保证
2、送风温度。,全年需要 制冷+制热,手术环境控制特点,手术部空调能耗特点： 洁净手术室室内负荷比重大 设备、照明和人员热负荷常年占绝大部分比重,手术部冬季空调： 在手术室工作前室内热负荷很小，需进行供热工况； 在正常手术后，随着设备、照明和人员热负荷的增大，空调系统又需制冷工况。,净化空调机组,管网系统,空调冷热源,运行控制系统,手术室空调整体节能策略,传统方案： 冷热源： 风冷热泵机组+电加热 or 冷水机组+锅炉 水系统： 四管制 or 二管制 风系统：洁净空调箱+再加热 (电加 热,热水盘管),洁净手术部空调系统,冷水机组,电加热或热水盘管,锅炉,风冷热泵机组,传统手术室冷热源分开设置,洁
3、净手术部空调系统-冷热源,排出废热,排出废热烟气,同时使用冷冻机与锅炉/电加热，造成冷热抵消，系统效率低，是对能源的粗放式利用,同时排出大量废热.,冷源,热源分开独立，系统复杂； 冷热源常规方案效率较低，传统风冷制冷制热能效在3.0 左右。,手术室空调冷热水来自于医院的冷热源系统：把与手术室使用情况相近的各功能用房（如ICU,急诊等）合并为1个系统。 制冷工况：设置一台仅满足这些负荷的冷冻机在夏季使用； 过渡季、冬季工况；使用板式换热器结合冷却塔免费供冷(冷回收)； 制热工况：使用锅炉结合板式换热器的系统。 这样全年供冷、供热同时存在，能满足手术室的需要。,洁净手术部空调-冷热源,手术室空调冷
4、热水独立于医院的冷热源系统： 把与手术室使用情况相近的各功能用房（如ICU,急诊等）合并为1个系统。 采用四管制冷热水机组和独立的空调冷热源系统。根据手术室系统的空调冷热负荷选择制冷（热）量的机组，水系统完全独立，与整个医院的水系统分开。,节能运行模式1-热回收或冷回收：,节能运行模式2-同时热回收和冷回收：,1. 部分热回收,Text,广义热回收,仅回收热,冷热都回收,2. 全部热回收,四管制多功能热泵机 （冷热源一体机）,1. 同时利用制冷循环的冷端和热端，高效节能； 2.空调系统大为简化，占地面积小，可以有效减少甚至取消锅炉； 3.全年任何季节都能单制冷，单供热或同时制冷、供热。同时供冷
5、,供暖,生活热水,恒温恒湿 4.机组自适应智能、动态平衡冷、热需求。,空气源热泵热回收机组： 除了夏季制冷、冬季供热外，在夏季制冷的同时能部分或全部进行热回收提供热水。,热泵机组的热回收与冷回收,同时制冷制热,风扇-翅片换热器 在蒸发器功能和冷凝器功能之间进行切换，进行冷热量调节,冷冻水,热水,手术室四管制多功能热泵机组,要求1. 合理规划医院耗能，平衡各种功能科室（部）的供冷量和供热量，而不是简单抑制需求； 要求2.将医院蒸汽用量减到最少，直接供热水。,同时满足洁净空调箱“冷冻去湿+再加热”要求，达到洁净手术室恒温恒湿的要求，实现节能。 制冷+制热 冷热量自动平衡，全年同时供冷水和热水，效率
6、可达普通机组2倍。,手术室四管制多功能热泵机组,夏季或江南地区的梅雨季: 湿度大，再热量大，多功能热泵机组能在制冷的同时回收冷凝热，免费提供热水和用于洁净空调箱的再加热，对于四管制水系统，解决了在梅雨季和夏季运行锅炉的冷热抵消等费能问题。 冬季:手术室刚开始启用时室内无余热，此时为了达到室内温度，循环空调箱需供热； 待手术进行后，手术室内设备、照明和人员有余热产生，循环空调箱应制冷才能维持规定的室内温度； 采用了多功能热泵机组即使在冬季，机组也能制冷，此时的冷量是在机组供热的同时进行冷回收，免费提供空调冷量，真正实现一机多用的节能运行。,多功能热泵机组特点,案例1 南通大学附属医院,影像中心
7、2.8万m2,综合病房楼 6.1万m2,Your Text,高精度医疗设备，需要恒温恒湿的环境，空调系统配备恒温恒湿空调箱,设备发热量大，全年产生冷负荷，即全年同时需要冷热源,多功能热泵机组,洁净手术室:风量大、温湿度要求高，全年同时需供冷供热,病房区:舒适性空调，卫生热水需求,多功能热泵机组,热回收机组,南通大学附属医院 急症中心和影像中心,运行模式,南通大学附属医院,冷热源设备配置,恒温恒湿控制区域：多功能热泵机 1台,其他区域： 部分热回收 2台,病房区域： 部分热回收 2台,手术区域： 多功能热泵机 1台,冷热源分开：若采用普通风冷热泵加风冷单冷机组（冬季供冷）加燃气热水锅炉作为冷热源
8、。,费用,初投资 264万元（冷热源）,年运行费用 170万元,大楼,影像中心 急症中心,初投资 280万元（冷热源）,年运行费用 140万元,综合大楼,（电费1元/度）,年运行费用 355万元,冷热源一体机比冷热源分开的系统年运行费用节省： 45万元/年,两种冷热源方案比较,2007年9月投资3.2亿元建造新病房大楼。新大楼共12层(地下2层)； 功能：病房、洁净手术室、部分医技科室，地下停车； 15间洁净手术室、ICU病房及中心供应室共约2000平方米，采用四管多功能热泵机 2台； -夏季：为保证室内温湿度，给四管制空调箱新风机组提供冷水和热水，以制冷为主，部分热水用于再热，多余热水供应给
9、其他洗浴用，通过翅片冷凝器来平衡机组冷、热需求； -冬季：开始以热水为主，在手术室设备开启1个小时左右，给四管制空调箱同时供冷水，维持室内温湿度需求，多余热水供给普通病房用； -过渡季节：供冷量介于冬、夏之间，常规开启1台多功能热泵机 ；,案例2、上海浦东新区人民医院 洁净手术室、ICU病房、中心供应室,上海浦东新区人民医院 洁净手术室、ICU病房、中心供应室,两种冷热源方案比较,多功能热泵机组比常规方案运行费用省近79万元/年,不到半年可收回初期投资(29万),手术室管网比较,目前洁净手术部通常采用的系统： 新风集中处理+室内空气处理机组 根据室内空调机组方式,大致有4种处理过程： 二次回风
10、（旁通）系统 一次回风系统 新风加干盘管 / 无凝水系统 空调风加自循环系统 如何满足手术环境的感染控制 实现有效的、简易的、节能的系统？,手术室空调系统空调处理方案,某三甲手术室应用实例,I级洁净手术室面积56m2,高度3m,（装备有麻醉机,呼吸机,电刀等医疗设备） 手术室人员12人，手术室设在三层，上层为技术夹层。 洁净手术室要求：温度T=241，相对湿度=555%， 空调负荷： 总冷负荷Q=17.8 kW （室内冷负荷7.2kW,新风负荷10.6 kW ） 总湿负荷d=2.3Kg/h 根据医院洁净手术部建筑技术规范（50333-2002）， I级洁净手术室最小新风量为1000m3/h，
11、手术室控制区2.62.4m2, 送风量12000 m3/h。 正压风量500 m3/h ， 排风量500 m3/h。,某三甲手术室应用实例,各手术室空调自成系统,避免交叉感染,使用灵活 新风集中控制； 排风独立，并且与手术室自动门连锁； 手术室始终处于正压受控状态。,一次回风+再热,不能同时供冷供热,冷热能耗互相“抵消”,为确保医院手术室安全、可靠运行，空调箱内增加电加热，以满足手术室在不同季节、不同工况下运行，造成一定的能源浪费。,某三甲手术室应用实例,传统方案,多功能热泵机组采用2个独立回路的四管制水系统来同时提供冷水和热水，并通过水系统上阀门的切换即可将冷热量分配到所需空调箱，同一台机组
12、即可实现传统方式中两套设备才能达到的功能，实现冷热量的综合利用。这样彻底解决了手术室冷热量互相“抵消”的废能问题。,多功能热泵 +一次回风,解决方案,某三甲手术室应用实例,对I级洁净手术室节能分析 一间I级洁净手术室理论节能可达约26.8 kW 以一家三甲医院洁净手术部（20间洁净手术室）为例，洁净手术室再加热能量约200kW，一年可节约36万 kW用电量； 洁净手术部冷热源采用多功能热泵机组，比传统的热泵机组节能约30%。,结论,某三甲手术室应用实例,通过几年的实际运行，收到很好的节能效果。除了考虑降低空调设备总造价，还应关注能耗、运行费用等问题，不能因多功能热泵机组造价略高而放弃采用。,优
13、化的手术室空调系统使每间手术室的空调和正压两大系统分离，又能将整个功能区域联系在一起，灵活简便节能有效。,新风独立处理，消除新风污染物与热湿干扰 取消一次回风，采用二次回风（或旁通） 取消再加热，设置室内循环机组，再冷却(加热) 独立排风,手术室空调系统空调处理方案,手术室新风空调机双冷源+双冷凝器专用新风机组,手术室空调系统新风机组,新风预冷+新风再冷=低露点,消除新风湿负荷 承担室内湿负荷,部分冷凝热代替电再热 多余冷凝热由外机冷凝器排出,(集中冷冻水) (直膨式冷剂),对于过渡季节设置独立冷热源的场合: -同样提高集中冷冻供水水温，为关键科室保证其医疗环境控制，将新风预处理到所需的露点，
14、也要求设置设计时就采用双冷源专用新风机组，只不过是两个不同冷源的水盘管。 夏季工况时，新风机组先充分利用系统的冷冻水对新风冷却去湿，然后再使用独立设置的冷热源的冷冻水系统蒸发器再次冷却去湿达到所要求的机器露点。,手术室空调系统新风机组,手术室新风空调机双冷源专用新风机组,夏季设计状态 -新风吸入：部分新风用来冷却压縮机，被排风排出； 另外部分新风与一次回风混合,经蒸发器冷却,由送风段冷凝器再热到送风状态点,送入室内. -室内回风：部分回风与新风混合， 另外部分回风作排风，冷却排风段冷凝器，充分利用排风冷量。 如果空调露点送风，可根据要求将冷凝热全部由排风段冷凝器排出， 送风段冷凝器不作用。,1
15、回风口 2控制器 3回风过滤器 4排风阀 5排风机 6排风冷凝器 7排风口 8送风口 9再热冷凝器10送风机 11加湿器 12蒸发器 13回风阀 14新风阀 15旁通阀 16压缩机 17新风过滤器 18新风口,手术室组合空调机,手术室空调机组的节能优化,排风冷凝器,送风冷凝器,冬季设计状态 -新风吸入：部分新风冷却压縮机后温度升高排出到排风段冷凝器（此时转化成蒸发器吸热），吸收排风中压縮机的热量； 另外部分新风与一次回风混合，此时蒸发器转化成冷凝器，加热送风至送风状态点，送入室内。 （送风段冷凝器转化成蒸发器，可以不起作用，全部由排风段蒸发器吸收热量。也可以起部分作用，调节送风状态点。） -室
16、内回风：部分回风与新风混合， 另外部分回风作排风,加热排风段蒸发器,利用排风热量。 过渡季节 靠阀门 调节新风比 调节两个冷凝器的排热比 实现最佳运行工况,手术室空调机组的节能优化,控制思路的优化：,与手术室内热、湿负荷特点有关； 传统思路：自控系统的湿度传感器控制机器露点,温度传感器控制再加热，湿度信号优先执行（控制不稳定、费能） 优化控制思路：优先消除稳定的湿负荷，再控制波动的热负荷（控制稳定、节能） 双参数控制转换成单参数控制； 从系统上而不是信号处理上保障了优先控制； 控制措施重点从循环机组转为新风机组； 空调机组与冷热源节能控制； 将洁净手术部实现受控状态与湿度优先控制 结合起来,形成有效的节能的系统控制。,手术室空调系统控制,空调系统不合理控制：费钱费能（频繁调节故障多） 费事无能（被控参数不稳定）,
